Forschung in Biotechnologie und Agrarwissenschaft ausgezeichnet

Forschung in Biotechnologie und Agrarwissenschaft ausgezeichnet

15. September 2026

Mit ihren Doktorarbeiten haben Laura Helleckes und Felix Bauer wichtige Impulse für die Biotechnologie beziehungsweise die Pflanzenforschung gesetzt. Für ihre erstklassigen wissenschaftlichen Leistungen erhielten sie jeweils den Jülicher Exzellenzpreis 2026.

In der Regel ist Forschung langwierig - doch auch in einem begrenzten Zeitraum lassen sich bedeutsame Resultate erzielen, wie die Doktorarbeiten der beiden Wissenschaftler:innen Dr.-Ing. Laura Helleckes und Dr.-Ing. Felix Bauer beweisen. Die Biotechnologin Helleckes entwickelte am Institut für Bio- und Geowissenschaften - Biotechnologie (IBG-1) KI-gestützte Verfahren, um biotechnologische Prozesse zu optimieren. Sie suchte damit etwa nach Mikroorganismen, mit denen sich der biologische Abbau von Plastik effizienter gestalten lässt. Die von ihr entwickelten automatisierten Experimente und KI-Analysen könnten künftig dazu dienen, nachhaltige Verfahren mit bio-basierten Rohstoffen schneller zu etablieren. Der Agrarwissenschaftler Bauer untersuchte ebenfalls am Institut für Bio- und Geowissenschaften im Institutsbereich Agrosphäre (IBG-3), wie Pflanzenwurzeln auf Wasser- oder Nährstoffmangel reagieren. Dafür erarbeitete er ein automatisiertes Verfahren, mit dem sich Fotos von Wurzeln analysieren lassen. Dieses Verfahren hat sich inzwischen als Standard in seinem Forschungsgebiet etabliert. Seine Ergebnisse lieferten neue Einblicke in bislang verborgene Vorgänge im Boden und könnten helfen, Nutzpflanzen besser an die Herausforderungen des Klimawandels anzupassen.

Bauer habe wichtige Impulse für die Pflanzenforschung gesetzt, während Helleckes Lücken in der biotechnologischen Prozessentwicklung geschlossen habe, betont das Preiskomitee in seiner Begründung für die Verleihung des Jülicher Exzellenzpreis 2026 an die beiden. "Ich habe gar nicht mehr damit gerechnet, weil die Bewerbung schon lange zurückliegt, mich dann aber umso mehr über den Preis gefreut", sagt die 31-jährige Helleckes. Ähnlich erging es ihrem gleichaltrigen Kollegen: "Ich war wirklich überrascht. Es ist eine tolle Auszeichnung, die mich in meiner Forscherlaufbahn weiterbringt."

Wurzelbeobachtungen und Roboterexperimente

In seiner Forschung ging Felix Bauer der Frage nach, wie Erkenntnisse über das Wurzelwerk Landwirtschaft, Pflanzenzüchtung und die Anpassung an den Klimawandel unterstützen können. "Über die Wurzeln nimmt eine Pflanze Nährstoffe und Wasser auf. Deshalb spielen sie eine entscheidende Rolle für Wachstum und Ertrag", sagt Bauer. Da Wurzeln im Boden wachsen, lassen sie sich nur schwer untersuchen. Bauer löste das Problem, indem er Kameras in transparenten Röhren in den Boden schob und damit das Wurzelgeflecht fotografierte. So entstanden Hunderttausende Aufnahmen. "Früher wurden sie alle von Hand ausgewertet - das dauerte ewig" so Bauer. Seine neue KI-gestützte Analysemethode ist rund hundertmal schneller als bisherige Ansätze. "Mit Hilfe der Daten verstehen wir zum Beispiel besser, wie Nutzpflanzen auf den Klimawandel reagieren. Dieses Wissen lässt sich etwa bei der Züchtung klimaresilienter Sorten nutzen", sagt Bauer. Er fand unter anderem heraus, dass bei Mais bereits ein leichter Phosphormangel die Wasseraufnahmekapazität der Wurzeln erheblich verringert. Phosphor ist ein begrenzter Rohstoff, der zunehmend knapper und teurer wird. Für die Entwicklung einer ressourcenschonenden und zugleich ertragreichen Landwirtschaft spielten seine Forschungsergebnisse also eine Rolle, so Bauer.

^{Dr.-Ing. Felix Bauer über seine Forschung und seine Gedanken zum Exzellenzpreis. | Copyrights: Forschungszentrum Jülich / Jenö Gellinek}

Laura Helleckes wiederum beschäftigte die Frage, wie sich biotechnologische Verfahren optimieren lassen. Die beteiligten Prozesse nutzen Mikroorganismen, Enzyme und andere biologische Bausteine, um etwa bestimmte Chemikalien oder Materialien herzustellen oder Stoffe abzubauen. Das Problem: Für jeden biotechnologischen Prozess gibt es unzählige mögliche Kombinationen aus Ausgangsstoffen und Versuchsbedingungen wie Temperatur oder pH-Wert. "Sie alle experimentell zu testen, ist praktisch unmöglich", sagt Helleckes. "In meiner Promotion ging es deshalb darum, Experimente zu automatisieren und biotechnologische Prozesse am Computer zu simulieren, um die Prozessentwicklung zu beschleunigen." Dafür entwickelte sie KI-Algorithmen, die Versuche planen, Ergebnisse auswerten und neue Experimente vorschlagen. Die Laborarbeit übernehmen automatisierte Robotersysteme. Auf diese Weise lassen sich die Verfahren erheblich schneller optimieren. In ersten praktischen Anwendungen konnte Helleckes auf diese Weise die Produktion von Enzymen für den Abbau von Plastik verbessern und das Recycling wertvoller biochemischer Reaktionsprodukte effizienter gestalten.

^{Dr.-Ing. Laura Helleckes über ihre Forschung und ihre Gedanken zum Exzellenzpreis. | Copyrights: Forschungszentrum Jülich / Jenö Gellinek}

Forschung für mehr Nachhaltigkeit

Trotz unterschiedlicher Forschungsschwerpunkte verbindet beide der Wunsch, mit ihrer Arbeit zu einer nachhaltigeren Zukunft beizutragen. "Mich fasziniert, dass sich mit Komponenten aus der Natur wie Mikroorganismen und Enzymen nachhaltige Produkte herstellen lassen", sagt Helleckes. Solche biotechnologischen Verfahren versucht sie mit ihrer Arbeit effizienter und ressourcenschonender aufzustellen. Auch Bauer treibt die gesellschaftliche Relevanz seiner Forschung an: "Pflanzen stehen am Anfang unserer Nahrungskette und gehören zu unseren wichtigsten Ressourcen", sagt er. "Mit meiner Forschung möchte ich den Nutzpflanzenanbau nicht nur effizienter, sondern auch nachhaltiger gestalten." Während Helleckes am Imperial College in London arbeitet und bald eine Nachwuchsgruppe aufbauen möchte, forscht Bauer weiterhin als Postdoc in Jülich.

Die Jury würdigte insbesondere die wissenschaftliche Qualität und den wissenschaftlichen Einfluss beider Promotionen. Helleckes habe mit ihren automatisierten Experimenten und KI-Modellen wichtige Fortschritte auf dem Weg zu einer autonomen Bioprozessentwicklung erzielt. Bauer habe die Pflanzenwissenschaften durch die Kombination unterschiedlicher Methoden, Datensätze und Modelle entscheidend vorangebracht. Zudem hob das Komitee die außergewöhnlich hohe Qualität und den Umfang der wissenschaftlichen Publikationen beider Forschenden hervor.

Über den Exzellenzpreis

Seit 2009 verleiht das Forschungszentrum Jülich den Exzellenzpreis für herausragende wissenschaftliche Leistungen in frühen Karrierephasen. Ausgezeichnet werden Forschende, die ihre Promotion mit summa cum laude abgeschlossen und mit ihrer Dissertation sowie weiterführenden Arbeiten maßgeblich zum wissenschaftlichen Fortschritt im Forschungszentrum beigetragen haben. Die Nominierungen bewertet eine international besetzte Kommission aus dem Vorstandsvorsitz, Mitgliedern des Scientific Advisory Council (SAC) und dem Vorsitz des Wissenschaftlich-Technischen Rats (WTR). Grundlage der Entscheidung sind die Originalität und der Innovationswert der Forschung, ihre internationale Sichtbarkeit sowie die überzeugende Selbstdarstellung der Kandidat:innen.